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Die Gravitationskonstante ist eine fundamentale Naturkonstante. Sie wurde erstmals experimentell im Jahre 1798 durch den englischen Physiker HENRY CAVENDISH (1731-1810) bestimmt und später mit unterschiedlichen Experimentieranordnungen immer genauer ermittelt. Der Wert dieser Naturkonstanten beträgt:
$G=\mathrm{6,672}59\cdot {10}^{-11}\frac{{\text{m}}^{\text{3}}}{\text{kg}\cdot {\text{s}}^{\text{2}}}$

Bewegungen von Körpern unterscheiden sich nicht nur danach, wie sie sich längs einer Bahn bewegen, sondern auch nach der Form ihrer Bahn. Nach der Art der Bewegung (Bewegungsart) wird differenziert zwischen

• unbeschleunigten Bewegungen $(\overrightarrow{a}=\overrightarrow{0})$ und
• beschleunigten Bewegungen $(\overrightarrow{a}\ne \overrightarrow{0})$.

Bei den beschleunigten Bewegungen wiederum kann man unterscheiden zwischen gleichmäßig beschleunigten Bewegungen $(\overrightarrow{a}=\text{konstant})$ und ungleichmäßig beschleunigten Bewegungen. Nach der Form der Bahn (Bahnform) wird unterschieden zwischen

• geradlinige Bewegungen und
• krummlinige Bewegungen.

Eine spezielle krummlinige Bewegung ist die Kreisbewegung. Sie ist zu unterscheiden von der Drehbewegung eines Körpers um eine Achse.

Um den Ort und die Bewegung von Körpern oder ihren energetischen Zustand eindeutig beschreiben zu können, muss ein Bezug zu einem Vergleichskörper hergestellt werden, auf den sich die Angaben beziehen. Zur genauen Kennzeichnung des Ortes, an dem sich ein Körper jeweils befindet, ist darüber hinaus ein Koordinatensystem erforderlich.
Einen Bezugskörper und ein damit verbundenes Koordinatensystem bezeichnet man als Bezugssystem.
Seine Wahl ist willkürlich und zumeist dem jeweiligen Zweck angepasst. Dabei ist zwischen unbeschleunigten und beschleunigten Bezugssystemen zu unterscheiden.

Der Mensch besitzt, wie auch alle Säugetiere, ein geschlossenes Blutgefäßsystem, zu dem das Herz, die Arterien, die Venen und die Kapillaren gehören. Das Herz wirkt als Pumpe für das Blut. Der Blutstrom in den Gefäßen übt auf die elastischen Gefäßwände einen Druck aus. Der Druck, mit dem das Blut gegen die Gefäßwände drückt, wird als Blutdruck bezeichnet. Gemessen wird der Blutdruck mithilfe von Blutdruckmessgeräten.

Bremsen bei Fahrzeugen sind für die Betriebssicherheit unerlässlich. Je nach der Bauart unterscheidet man zwischen Trommelbremsen und Scheibenbremsen. In beiden Fällen wird für das Abbremsen von Fahrzeugen die Gleitreibung zwischen speziellen Bremsbelägen und einer Bremstrommel bzw. Bremsscheibe genutzt. Dabei wird mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt, die in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird.

Die Brennstoffzelle ist ein Spezialfall eines galvanischen Elements, bei dem chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Während sich bei Batterien und Akkumulatoren die an den chemischen Reaktionen beteiligten Materialien allmählich verbrauchen, werden bei der Brennstoffzelle die Ausgangsstoffe und Produkte der Reaktion kontinuierlich zu- und abgeführt. Betrieben wird sie üblicherweise mit Wasserstoff und Sauerstoff. Ein einzelnes Element einer typischen Brennstoffzelle liefert eine Gleichspannung von knapp einem Volt. Praktische Ausführungen arbeiten mit Hintereinanderschaltungen vieler solcher Elemente. Man unterscheidet je nach Betriebstemperatur Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturbrennstoffzellen.
Gegenwärtig ist die Entwicklung leistungsfähiger Brennstoffzellen ein Schwerpunkt der technischen Forschung.

* 1773 Montrose (Schottland)
† 1858 London

Er war schottischer Botaniker und arbeitete als Bibliothekar an verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen in London. Mit der Entdeckung des Zellkerns schuf er eine wichtige Grundlage für die Zelltheorie. Seine bedeutendste wissenschaftliche Leistung war die Entdeckung der unregelmäßigen Bewegung kleinster, unter dem Mikroskop sichtbare Körperchen. Sie wird heute als brownsche Bewegung bezeichnet.

Die unregelmäßige Bewegung von mikroskopisch beobachtbaren Körperchen (Körnchen von Blütenstaub, Rauchteilchen) wird als brownsche Bewegung bezeichnet.
Sie wurde 1827 von dem schottischen Botaniker ROBERT BROWN (1773-1858) entdeckt und 1905 von ALBERT EINSTEIN (1879-1955) erklärt. Die brownsche Bewegung, auch brownsche Molekularbewegung genannt, ist ein Beleg für die Existenz von kleinsten, im Mikroskop nicht sichtbaren Teilchen (Atomen, Molekülen).

* 10.10.1731 Nizza
† 24.02.1810 London

HENRY CAVENDISH erbrachte besondere Leistungen bei der Erforschung der Gase. Bei seinen Untersuchungen entdeckte er die Gase Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid sowie die mephistische Luft, den späteren Stickstoff. Er entwickelte das Endiometer sowie ein sehr genaues Thermometer und beschäftigte sich mit den Arsenoxiden. Während seiner physikalischen Forschungen entdeckte er die latenten Schmelz- und Verdampfungswärmen, bestimmte als Erster die Gravitationskonstante und beschäftigte sich mit der elektrischen Leitfähigkeit von Salzlösungen.

* 30.11.1756 Wittenberg
† 03.04.1827 Breslau

Er war ein deutscher Wissenschaftler, der sich außer mit philosophischen und juristischen Fragen auch mit verschiedenen naturwissenschaftlichen Problemen beschäftigte. Neben seinen akustischen Forschungen (chladnische Klangfiguren) widmete er sich auf astronomischem Gebiet den Kleinkörpern des Sonnensystems.

Die Dichte gibt an, welche Masse ein Kubikzentimeter Volumen eines Stoffes hat.

Die Dichte ist eine für jeden Stoff charakteristische Stoffkonstante. Sie ist abhängig von der Temperatur und vom Druck.

Das selbständige Durchmischen von Teilchen verschiedener Stoffe wird als Diffusion bezeichnet. Das Phänomen ist eine Folge der thermischen Bewegung der Teilchen, die zu einer allmählichen Durchmischung führt.
Besonders ausgeprägt tritt die Diffusion bei Gasen und Flüssigkeiten auf. Auch bei festen Körpern ist sie möglich. Das wird z.B. in der Hableitertechnologie bei der Herstellung von dotierten Halbleitermaterialien genutzt.

* 29. 11. 1803 Salzburg
† 17. 3. 1853 Venedig

Er war ein österreichische Mathematiker und Physiker, der sich mit dem Licht, dem Schall und der Farbenlehre beschäftigte und auch verschiedene astronomische Untersuchungen durchführte. Bekannt ist DOPPLER heute vor allem durch einen Erscheinung, die er untersuchte und die seinen Namen trägt: Die Wellenlänge von Schall und Licht ändert sich bei einer Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger in charakteristischer Weise. Diese Erscheinung wird als DOPPLER-Effekt bezeichnet.

Bei der Translation charakterisiert der Impuls den Bewegungszustand eines Körpers. In analoger Weise lässt sich bei der Rotation der Bewegungszustand eines rotierenden starren Körpers durch die physikalische Größe Drehimpuls kennzeichnen. Der Drehimpuls eines Körpers kann berechnet werden mit der Gleichung:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{L}=J\cdot \overrightarrow{\omega }\\ J\text{Trägheitsmoment des Körpers}\\ \overrightarrow{\omega }\text{Winkelgschwindigkeit}\end{array}$

Analog zum Impulserhaltungssatz bei der Translation gilt für die Rotation ein Drehimpulserhaltungssatz. Er besagt, dass in einem abgeschlossenen System die Summe der Drehimpulse konstant ist, also gilt:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{L}={\displaystyle \sum _{i=1}^n{\overrightarrow{L}}_i}={\displaystyle \sum _{i=1}^n{J}_i\cdot {\overrightarrow{\omega }}_i}=\text{konstant}\\ \overrightarrow{L}\text{Gesamtdrehimpuls}\\ {\overrightarrow{L}}_i\text{Drehimpulse der einzelnen Körper}\\ J_i\text{Trägheitsmomente der einzelnen Körper}\\ {\overrightarrow{\omega }}_i\text{Winkelgeschwindigkeiten der einzelnen Körper}\end{array}$

Dieser Drehimpulserhaltungssatz gilt in der Makrophysik einschließlich astronomischer Objekte ebenso wie im Bereich der Mikrophysik.

Bei Schraubenschlüsseln, Türklinken, Fahrrädern, Flaschenöffnern, Waagen oder Sportgeräten wirken Kräfte auf drehbare Körper. Das Drehmoment oder Kraftmoment ist die analoge Größe zur Kraft. Während die Kraft die Wirkung auf einen Körper beschreibt, der als Massepunkt angesehen werden kann und eine translatorische Bewegung ausführt, beschreibt das Drehmoment die Wirkung einer außerhalb der Drehachse angreifenden Kraft auf einen drehbar gelagerten starren Körper. Diese Wirkung kann durch solche Größen wie Drehwinkel, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung beschrieben werden. Für das Drehmoment gilt:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{M}=\overrightarrow{r}\times \overrightarrow{F}\text{und unter der Bedingung}\text{, dass die Kraft senkrecht}\\ \text{am Hebel angreift}\text{,}M=r\cdot F.\end{array}$

Der Druck gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt.

Der Druck kann allgemein berechnet werden mit der Gleichung: $p=\frac{F}{A}$
Ein Pascal (1 Pa) ist die Abkürzung für die Einheit ein Newton je Quadratmeter. Benannt ist die Einheit nach dem französischen Mathematiker und Physiker BLAISE PASCAL (1623-1662).
Druck kann in Flüssigkeiten und in Gasen auftreten. Auch feste Körper können auf andere Körper Druck ausüben.

Eine Eigenschaft von Schallwellen besteht darin, dass sie an Flächen reflektiert werden. Das gilt sowohl für Schall im hörbaren Bereich als auch für Ultraschall. Diese Eigenschaft des Schalles wird in der Technik genutzt, um die Tiefe von Gewässern zu messen oder um Fischschwärme zu orten. Das dabei angewandte Verfahren wird als Echolot bezeichnet.
In der Natur kann man Echos vor allem in den Bergen wahrnehmen. Der Effekt tritt auch unter Brücken oder in großen Räumen auf und wird dann mitunter Nachhall genannt.
Manche Tiere, z. B. Fledermäuse, nutzen das Echo zur Orientierung.

Mechanische Wellen, z. B. Wasserwellen oder Schallwellen, haben eine Reihe von charakteristischen Eigenschaften. Sie breiten sich von einem Erreger (Quelle) aus mit einer bestimmten Geschwindigkeit fort. Mit Wellen wird Energie, aber kein Stoff transportiert. Wellen können reflektiert und gebrochen werden. Es können auch Beugung und Interferenz (Überlagerung) auftreten. Darüber hinaus können mechanische Wellen absorbiert, gestreut oder polarisiert werden. Ebenfalls zu beobachten ist bei mechanischen Wellen Dispersion.

Stöße treten in Natur, Technik und Alltag in vielfältiger Art auf. Nach der Energiebilanz unterscheidet man zwischen unelastischen und elastischen Stößen. Nach der Lage der Körper, die sie beim Stoß zueinander haben, differenziert man zwischen geraden und schiefen Stößen. Darüber hinaus kann ein Stoß zentral oder nicht zentral sein. Alle genannten Arten von Stößen sind Idealisierungen, die in der Praxis nur näherungsweise auftreten.

Energieträger, die in der Natur vorhanden sind, nennt man Primärenergieträger, die in ihnen gespeicherte Energie ist die Primärenergie. Primärenergie wird häufig vor der Nutzung durch den Menschen in andere Formen umgewandelt, die sich besser transportieren, verteilen, lagern und umwandeln lassen. Diese Zwischenstufe nennt man Sekundärenergie, die betreffenden Energieträger Sekundärenergieträger. Unter Nutzenergie versteht man die Energie, die vom Menschen unmittelbar genutzt wird.

Energie kann in unterschiedlichen Formen existieren. Wichtige Energieformen sind die chemische Energie, die innere Energie, die Kernenergie, die potenzielle und die kinetische Energie sowie die Energie, die in elektrischen und magnetischen Feldern gespeichert ist (Lichtenergie, elektrische Energie, magnetische Energie), und diejenige, die in Gravitationsfeldern gespeichert ist (Feldenergie).
Objekte, die Energie besitzen, nennt man Energieträger oder Energiequellen. Zu solchen Energieträgern oder Energiequellen gehören Kraftstoffe und Heizstoffe ebenso wie die Nahrung, fließendes und angestautes Wasser, Batterien oder aufgeladene Kondensatoren. Als Energiequellen betrachtet man auch Solarzellen und Sonnenkollektoren, die Sonne und andere Sterne oder spaltbare Stoffe wie Uran oder Plutonium.

Mechanische Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Lage oder seiner Bewegung mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Strahlung auszusenden.

Spezielle Formen mechanischer Energie sind die potenzielle Energie und die kinetische Energie.
Für ein abgeschlossenes mechanisches System gilt der Energieerhaltungssatz der Mechanik.

Um eine Weltraumstation oder einen Satelliten in den Orbit zu bringen, ist eine bestimmte Arbeit im Gravitationsfeld der Erde erforderlich. Darüber hinaus muss der Station oder dem Satelliten eine bestimmte Geschwindigkeit verliehen werden, damit sie sich auf einer stabilen Bahn bewegen. Die Körper besitzen damit potenzielle und kinetische Energie. Arbeit und potenzielle Energie im Gravitationsfeld können mithilfe des Gravitationsgesetzes berechnet werden, die kinetische Energie ergibt sich aus der Masse und der Geschwindigkeit des Körpers.

Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen.

Die Energie ist eine Zustandsgröße und in abgeschlossenen Systemen eine Erhaltungsgröße. Für sie gilt der Energieerhaltuntgssatz.